JP4856311B2

JP4856311B2 - 発振器

Info

Publication number: JP4856311B2
Application number: JP2000565601A
Authority: JP
Inventors: フーネークス，ディヴィッド，マイケル
Original assignee: エムイーアイインコーポレーテッド
Priority date: 1998-08-14
Filing date: 1999-07-21
Publication date: 2012-01-18
Anticipated expiration: 2019-07-21
Also published as: EP1104593B1; ES2258847T3; GB2340681B; US6556090B1; GB9817827D0; DE69930750D1; DE69930750T2; JP2002523911A; WO2000010246A1; GB2340681A; EP1104593A1; AU5054199A

Description

【０００１】
本発明は、発振器に関し、詳細には、通貨バリデータ（評価装置）、特に硬貨バリデータの中で使用する発振器に関する。ただしこれに限定されるわけではない。
【０００２】
硬貨の通り道（硬貨経路）の近くに配置され、発振器によって駆動されたコイルの形態のインダクタンスを使用して硬貨を検査することが知られている。硬貨がコイルを通過するときに、発振回路のパフォーマンスを監視して硬貨の影響を決定し、これによって硬貨の属性の測定値を得る。この発振の周波数、振幅または位相に対する硬貨の影響を監視する。この測定値は通常、監視対象パラメータの変化、例えば、硬貨がないときと硬貨があるときのパラメータの差または比に基づく。
【０００３】
測定対象パラメータに対する硬貨の影響は周波数の関数である。例えばＧＢ−Ａ−１３９７０８３を参照されたい。硬貨についてよりいっそうの情報を得るため、硬貨を２つの別個の周波数の発振にかけ、両方の周波数での影響を測定することが知られている。これは、被覆硬貨（例えば内部材料の上に外部材料を圧延することによって、または内部材料をめっきすることによって形成された硬貨）に対して特に有用である。これは、周波数が高いほど内部材料よりも外部材料の影響をより多くを受けるためである。被覆硬貨の内部材料は時に「バルク」または「コア」材料と呼ばれる。
【０００４】
ＧＢ−Ａ−２０６９２１１には、硬貨経路の一方の側のコイルを２つの周波数で駆動し、硬貨経路の反対側の受取りコイルを、この２つの異なる周波数での受信信号の振幅に対する硬貨の影響を検出する手段に結合した、硬貨バリデータが開示されている。監視手段は、この異なる周波数を分離するフィルタ回路を介して受信コイルに接続される。しかしこの配置は、硬貨が存在する結果としての発振周波数の変動を許さない。さらに、受信信号強度が特に磁性硬貨で大きく変化するので、この送信／受信配置の使用はしばしば望ましくない。また、フィルタの使用を回避することが望ましいであろう。
【０００５】
本発明の態様は添付の請求項に開示した。
一態様によれば、２つの自励発振器が異なる周波数で動作し、少なくとも１つの共通インダクタンスを共用する。このような配置を、硬貨を検査する硬貨バリデータ中で使用することができる。この場合、検査中の硬貨がインダクタンスの値に影響を与える。
【０００６】
一対のコイルを使用して硬貨の材料内容を決定することが知られている。両方のコイルに結合された発振器を使用すると、コイル間の相互インダクタンスのため、この配置は、単一コイルよりもかなり大きな利得を生じる。しかし両方のコイルが同じ周波数で駆動されるため、１種類の材料測定しか実施できない。
【０００７】
本発明の好ましい態様によれば、２つの自励発振器が、硬貨経路の両側に１つずつ配置された一対のコイルを共用する。両方のコイルを異なる周波数で同時に動作させることは、硬貨の内部の異なる深さの材料内容を決定するのに特に有用である。
【０００８】
発振器間の漏話は、適当なフィルタ回路によって回避することができる。しかし、特に好ましい一実施形態では、それぞれの周波数での発振が他方の周波数の信号ゼロを構成する節点に現れるように発振器が構成される。これによって、追加のフィルタ回路を必要とすることなく周波数が分離される。
【０００９】
この好ましい実施形態では、その周波数での交流接地に対する交流インピーダンスが非常に低いため、一方の周波数に対して信号ゼロが生成される。他の周波数に対して信号ゼロが生成されるのは、節点に加えられるこの周波数が大きさが等しく極性が反対であるためである。
【００１０】
次に、本発明を具体化する配置を添付の図面に関して例示的に説明する。
図１を参照する。硬貨２などの硬貨がシュート（図示せず）を通ってバリデータ４に入り、次いで矢印Ａの方向に落下してエネルギー吸収部品６の上に落ちる。次いで硬貨はランプ８を転がり落ち、出口経路１０に入る。
【００１１】
ランプ８を転がり落ちるときに硬貨は検査領域１２を通過する。この検査領域には、１４および１６に指示したものなど、いくつかの誘導センサがある。センサ１４は、Ｌ１およびＬ２に図式的に示す２つのコイルを備える。コイルＬ１はフライトデッキに、コイルＬ２はバリデータのふた（図示せず）の上に取り付けられている。コイルＬ１とＬ２は同様の形状およびサイズを有し、直接に向かい合って取り付けられている。これらのコイルは、ランプ８の表面の上方のこの表面から適当な距離のところに、好ましくは、バリデータの設計対象である硬貨がこれらのコイルを完全にふさぐような位置に配置される。
【００１２】
コイルＬ１およびＬ２は、コイルの表面をそれぞれフライトデッキおよびふたの表面から分離する膜の裏側に位置する。分かりやすくするためこれらの膜は図示しなかった。フライトデッキは、硬貨がコイルＬ２のすぐ近くを通過するが、対向するコイルＬ１からは硬貨の厚さによって決まる距離だけ硬貨が離れるような向きに定められる。
【００１３】
図２を参照する。センサ１４は、抵抗Ｒｌ、コイルＬ１およびコイルＬ２を含むフィードバックループを有するインバータＵｌを備えた発振回路２００中に接続される。コイルは直列に接続され、その相互接続部に節点Ａが置かれる。節点Ａとは反対側のコイルＬ１の端部は、節点Ｂで、他端が接地されたコンデンサＣ１に接続され、節点Ａとは反対側のコイルＬ２の端部は、節点Ｃで、他端が接地されたコンデンサＣ２に接続される。これは標準的な発振器構成であり、この第１の発振器の周波数は、構成部品Ｌ１、Ｌ２、Ｃ１およびＣ２によって形成された共振回路によって決定される。この周波数は例えば２００ｋＨｚ未満、例えば４０ｋＨｚである。
【００１４】
この発振回路はさらに、トランジスタＱ１（このトランジスタのベースには、分かりやすくするために省略した源から固定直流バイアスレベルが供給される）、抵抗Ｒ２、コンデンサＣ３およびＣ４、ならびにコイルＬ１およびＬ２を含む第２の発振器を含む。この第２の発振器は、構成部品Ｌ１およびＬ２ならびに直列に組み合わされたＣ３およびＣ４によって形成された共振回路によって決定される、かなり高い周波数で動作するように構成されている。この高い周波数（２００ｋＨｚ超、好ましくは約５３０ｋＨｚ）で、コンデンサＣ１およびＣ２は実際上、短絡として機能する。したがって、コイルＬ１およびＬ２は実際上、直列に組み合わされたコンデンサＣ３およびＣ４の両端にそれぞれ並列に結合されている。
【００１５】
第１の発振器の低周波数出力は、インバータＵ１の入力に結合された節点Ｃからとられる。節点ＣがＣ２を介して接地され、高周波発振に対してＣ２が有効な短絡であるため、節点Ｃは実際上、これらの高周波発振の事実上の接地であり（すなわち、この高周波発振の有意な成分はこの節点に現れない）、したがって低周波信号は、高周波から有意の影響を受けることなしに得られる。
【００１６】
インバータＵ１が存在する結果、このインバータの出力に結合された節点Ｂの電圧の変動は、インバータの入力の節点Ｃでの低周波数の変動に実質的に等しく、極性は反対となる。Ｌ１がＬ２に等しく、Ｃ１がＣ２に等しいため、これらの極性が反対で大きさの等しい変動によって、この低周波発振は節点Ａで信号ゼロとなる。したがって、低周波信号からの実質的な影響なしにこの節点から高周波発振を得ることができる。（Ｌ１≠Ｌ２であってもＬ１・Ｃ１＝Ｌ２・Ｃ２であれば同様の効果を得ることができる。）
【００１７】
コイルＬ１とＬ２の間を硬貨２が移動すると発振の振幅はシフトし、その程度は硬貨の材料内容によって決まる。高周波出力は主に、硬貨の外表面の材料に影響され、低周波出力は外部材料と内部材料の両方の影響を受ける。被覆硬貨では内部またはバルク材料がかなりの影響を与える。
【００１８】
節点ＡおよびＣでの２つの周波数出力の振幅の変動を監視し、この変動のピークレベルを測定値として使用する。この測定値が、このピークレベルと硬貨がない場合のレベルとの間の関係（例えばピークレベルとアイドルレベルの間の差または比）に基づくことが好ましい。これらの２つの測定値が、それぞれの金種に対する受入れ基準と比較される。同じセンサおよび／または異なるセンサを使用して他の測定を実施することもできる。例えば、図２の発振回路中の２つの発振器の一方または両方の振幅変動に加えて、または振幅変動の代わりに周波数変動を監視してもよい。これらのセンサまたはその他のセンサを使用して、主に硬貨の厚さおよび直径によって決まる測定値を得ることができる。
【００１９】
図２の発振回路は硬貨の影響を別々の２つの周波数で監視するため、この回路は、均質な硬貨と被覆硬貨とを区別するのに適し、同じコイルを同時に両方の周波数に対して使用する高感度でコンパクトな配置を与える。
【００２０】
図３および４に、以上に述べた実施形態の修正を示す。同じ参照番号は対応する整数を表す。この代替実施形態では、硬貨経路の両側にコイルを１つずつ配置する代わりに、経路の両側にそれぞれ一対のコイルを配置する。例えば図３に示すように、バリデータのデッキ側にコイルＬ１に加え別のコイルＬ３を配置する。この実施形態では、コイルＬ３がコイルＬ１の内部に取り付けられている。これらのコイルはともに、その一部がこれらのコイルを分離するように２つのコイル間に環形に広がった同じフェライト３００上に、ＥＰ−Ａ−４８９０４１の技法を使用して取り付けられる。バリデータのふた側のコイルの構成もこれと同様であり、外側コイルＬ２および内側コイルＬ４を備える。
【００２１】
図４を参照する。インバータＵ１が組み込まれた発振器は、図２と同様に、そのフィードバックループ中に接続されたコイルを有する。しかしこのケースでは、コイルＬ１とＬ３が直列に接続され、同様にコイルＬ２とＬ４が直列に接続され、さらに、直列に接続されたコイルＬ１、Ｌ３が、直列に接続されたコイルＬ２、Ｌ４に並列に接続される。
【００２２】
このケースでは、トランジスタＱ１ならびにコンデンサＣ３およびＣ４を備える発振器がコイルＬ１とＬ３の間の節点Ａ’に結合され、そのため、互いに並列に接続され（節点ＢとＣが図２の場合と同様に実際上、事実上の接地であるため）、かつ直列接続のコンデンサＣ３、Ｃ４と並列に接続されたインダクタンスＬ１およびＬ３によって共振回路が形成される。インダクタＬ２とＬ４の間の節点Ａ”に接続されたトランジスタＱ２、コンデンサＣ５、Ｃ６、および抵抗Ｒ３によって、同様の構成の別の発振器が形成される。したがって、直列に接続されたコンデンサＣ５、Ｃ６に並列に接続された相互に並列に接続されたインダクタＬ２、Ｌ４によって、別の共振回路が形成される。
【００２３】
トランジスタＱ１およびＱ２が組み込まれたこれらの２つの発振器は、比較的に高い異なる周波数で動作し、そのため、コンデンサＣｌおよびＣ２は実際上、短絡である。これらの短絡は、節点Ｃで高周波出力を低周波出力から分離する。Ｌ２＝Ｌ４、Ｌ１＝Ｌ３、Ｃ１＝Ｃ２なので、インバータＵ１が組み込まれた発振器の低周波発振は節点Ａ’およびＡ”に現れない。
【００２４】
したがって図４の回路は、３つの別々の周波数を使用し３つの分離された出力を供給して、硬貨を検査することができる。図２の配置と比べると、このケースでは、低周波発振器が硬貨経路の両側に並列に接続されたコイルを有する。
【００２５】
所望であれば、トランジスタＱ２、コンデンサＣ５、Ｃ６および抵抗Ｒ３を含む第３の発振器を省略することができ、この場合にはトランジスタＱ１が組み込まれた発振器が節点Ａ’と接点Ａ”の両方に接続される。
【００２６】
ＷＯ−Ａ−９３／２２７４７、ＥＰ−Ａ−１７３７０、ＵＳ−Ａ−５３３７８７７およびＥＰ−Ａ−４８９０４１の開示は参照によって本明細書に組み込まれる。具体的には、コイルの出力を処理し、それが本物の硬貨を指示するものであるかどうかをチェックするのに使用する技法はこれらの明細書に記載されたものでもよいし、または当技術分野で周知のものでもよいことを理解されたい。例えば、硬貨の測定値をとり、記憶された受入れ可能性データに通常は基づく受入れ可能性検査を適用することはよく知られている。一般的な１つの技法（例えばＧＢ−Ａ−１４５２７４０参照）は、「窓」（すなわちそれぞれの検査の上限および下限）を記憶することを含む。硬貨のそれぞれの測定値がそれぞれの上限／下限の組の範囲に収まる場合に、その硬貨が特定の金種の受入れ可能な硬貨であるとみなされる。この代わりに受入れ可能性データが、中央値などの所定の値を表すことができる。次いでこの測定値を検査して、測定値がその値の所定の範囲に含まれるかどうかを判定する。あるいは、受入れ可能性データを使用して、それぞれの測定値を修正することができる。この場合には検査が、修正された結果を固定値または窓と比較することを含むことになる。あるいは受入れ可能性データを、測定値によってアドレスされ、その出力が測定値が特定の金種に対して適当かどうかを指示するルックアップテーブルとすることができる（例えばＥＰ−Ａ−０４８０７３６およびＵＳ−Ａ−４９５１７９９を参照されたい）。それぞれの検査に対して別々の受入れ基準を用意する代わりに、測定値を結合し、その結果を記憶された受入れ可能性データと比較してもよい（ＧＢ−Ａ−２２３８１５２およびＧＢ−Ａ−２２５４９４９を参照されたい）。あるいは、例えば受入れ可能性データを、測定値を結合し、あるいはその結果に対して検査を実行するための係数（例えばニューラルネットワーク技法を使用して導き出す）として使用することによって、これらの技法のいくつかを組み合わせることができる。さらに、受入れ可能性データを使用して検査を実行する条件を定義することもできよう（例えばＵＳ−Ａ−４６２５８５２）。
【００２７】
バリデータによって「妥当性を検査する」硬貨と本明細書で呼ぶのは、バリデータが特定の種類の硬貨を表すとみなす範囲に含まれる平均属性測定値をその母集団が示す金種の硬貨に関係づけることを意図した硬貨である。
【００２８】
硬貨バリデータの文脈で本発明を説明してきたが、用語「硬貨」は、任意の硬貨（有効なものか偽造かは問わない）、トークン、スラッグ、ワッシャ、またはその他の金属製の物体またはアイテム、特に硬貨投入式の装置またはシステムを操作しようとする個人が利用することができる任意の金属物体またはアイテムを意味するものとして使用されていることに留意されたい。「有効な硬貨」とは、本物の硬貨、トークンなどであり、特に、硬貨投入式の装置またはシステムを動作させようとする通貨システムの本物の硬貨、あるいはこのような硬貨投入式の装置またはシステムが選択的に受け取り、価値あるアイテムとして取り扱う金種の本物の硬貨である。
【００２９】
主に硬貨バリデータの文脈で本発明を説明してきたが、本発明は、一般に通貨バリデータにも適用可能であり、例えば、発振器を使用して磁気インクおよび／または磁性スレッドを感知することができる紙幣バリデータ中で使用することができる。
本発明の発振器は、この他の領域で使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく硬貨バリデータのコイルの配置を示す図である。
【図２】本発明に基づく発振器の線図である。
【図３】本発明の代替実施形態のインダクタンスを示す図である。
【図４】前記代替実施形態の発振回路の線図である。

Claims

第１の共振回路と第２の共振回路とフィードバックループとを含む発振回路であって、
該第１の共振回路は、第１の節点（Ｂ）と第２の接点（Ｃ）との間で直列に接続された一対のインダクタ（Ｌ _１、Ｌ _２）からなる共通インダクタと、該第１の節点（Ｂ）と接地節点との間に接続された第１のコンデンサ（Ｃ _１）と、該第２の節点（Ｃ）と該接地接点との間に接続された第２のコンデンサ（Ｃ _２）とを含み、相対的に低い第１の周波数で動作し、
該第２の共振回路は、該共通インダクタと、該一対のインダクタ（Ｌ _１、Ｌ _２）の間に位置する第３の節点（Ａ）と該接地接点との間に接続された高周波発信器とを含み、相対的に高い周波数で動作し、それによって、該第２の共振回路においては、該第１のコンデンサ（Ｃ _１）と該第２のコンデンサ（Ｃ _２）は、事実上、短絡として機能し、
該フィードバックループは、該共通インダクタと、該共通インダクタに並列に接続されたインバータ（Ｕ _１）とを含み、該インバータ（Ｕ _１）の出力は該第１の節点（Ｂ）に接続され、該インバータ（Ｕ _１）の入力は、該第２の節点（Ｃ）に接続され、
該共通インダクタは、該第１の共振回路と該第２の共振回路のそれぞれの共振周波数で同時に駆動される発振回路。
第１の共振回路と第２の共振回路と第３の共振回路とフィードバックループとを含む発振回路であって、
該第１の共振回路は、第１の節点（Ｂ）と第２の節点（Ｃ）との間で直列に接続された第１の対のインダクタ（Ｌ _１、Ｌ _３）と該第１の節点（Ｂ）と該第２の節点（Ｃ）との間で直列に接続され該直列に接続されたＬ _１及びＬ _３と並列に接続された第２の対のインダクタ（Ｌ _２，Ｌ _４）とからなる共通インダクタと、該第１の節点（Ｂ）と接地接点との間に接続された第１のコンデンサ（Ｃ _１）と、該第２の節点（Ｃ）と該接地接点との間に接続された第２のコンデンサ（Ｃ _２）とを含み、相対的に低い第１の周波数で動作し、
該第２の共振回路は、該第１の対のインダクタ（Ｌ _１、Ｌ _３）と、該第１の対のインダクタ（Ｌ _１、Ｌ _３）の間に位置する第３の節点（Ａ′）と該接地接点との間に接続された第１の高周波発信器とを含み、相対的に高い第２の周波数で動作し、それによって、該第２の共振回路においては、該第１のコンデンサ（Ｃ _１）と該第２のコンデンサ（Ｃ _２）は、事実上、短絡として機能し、
該第３の共振回路は、該第２の対のインダクタ（Ｌ _２，Ｌ _４）と、該第２の対のインダクタ（Ｌ _２、Ｌ _４）の間に位置する第４の節点（Ａ″）と該接地接点との間に接続された第２の高周波発信器とを含み、相対的に高い第３の周波数で動作し、それによって、該第３の共振回路においては、該第１のコンデンサ（Ｃ _１）と該第２のコンデンサ（Ｃ _２）は、事実上、短絡として機能し、
該フィードバックループは、該共通インダクタと、該共通インダクタに並列に接続されたインバータ（Ｕ _１）とを含み、該インバータ（Ｕ _１）の出力は該第１の節点（Ｂ）に接続され、該インバータ（Ｕ _１）の入力は、該第２の節点（Ｃ）に接続され、
該第１の対のインダクタ（Ｌ _１、Ｌ _３）は、該第１の共振回路と該第２の共振回路のそれぞれの共振周波数で同時に駆動され、該第２の対のインダクタ（Ｌ _２，Ｌ _４）は、該第１の共振回路と該第３の共振回路のそれぞれの共振周波数で同時に駆動される発振回路。
請求項１に記載の発振回路において、該第１の共振回路の該相対的に低い第１の周波数の出力信号は、該相対的に高い第２の周波数から有意な影響を受けることなく該第２の節点（Ｃ）から得ることができ、該第２の共振回路の該相対的に高い第２の周波数の出力信号は、Ｌ _１・Ｃ _１＝Ｌ _２・Ｃ _２の場合に、該相対的に低い第１の周波数からの実質的な影響なしに該第３の節点（Ａ）から得ることができる発振回路。
請求項２に記載の発振回路において、該第１の共振回路の該相対的に低い第１の周波数の出力信号は、該相対的に高い第２の周波数と該相対的に高い第３の周波数からの有意な影響を受けることなく該第２の節点（Ｃ）から得ることができ、該第２の共振回路の該相対的に高い第２の周波数の出力信号は、Ｌ _１＝Ｌ _３且つＣ _１＝Ｃ _２の場合に、該相対的に低い第１の周波数からの実質的な影響なしに該第３の節点（Ａ′）から得ることができ、該第３の共振回路の該相対的に高い第３の周波数の出力信号は、Ｌ _２＝Ｌ _４且つＣ _１＝Ｃ _２の場合に、該相対的に低い第１の周波数からの実質的な影響なしに該第４の節点（Ａ″）から得ることができる発振回路。
請求項１又は２に記載の発振回路において、該インバータ（Ｕ _１）が存在する結果として、該インバータ（Ｕ _１）の該出力に結合された該第１の節点（Ｂ）における電圧は、該相対的に低い第１の周波数で、該インバータ（Ｕ _１）の該入力の該第２の節点（Ｃ）における変動に実質的に等しく、反対極性で変動する発振回路。
請求項１乃至５の何れか１項に記載の発振回路を備える硬貨バリデータであって、該発振回路が少なくとも２つの異なる周波数の出力を有し、該出力が、該硬貨バリデータによってテストされる硬貨の通過の影響を受ける、硬貨バリデータ。
請求項６に記載の硬貨バリデータにおいて、該２つの出力を監視して、該硬貨の近接に起因する該出力の変化によって決まる該硬貨の測定値を生成する手段を含む硬貨バリデータ。
請求項６又は７に記載の硬貨バリデータにおいて、該発振回路が、該硬貨経路の両側に１つずつ配置された一対のインダクタを備える硬貨バリデータ。
請求項６乃至８の何れか１項に記載の硬貨バリデータにおいて、被覆硬貨の妥当性を検査するように構成され、一方の該周波数が、該硬貨の被覆材料によって実質的に決まる測定値を与えるように構成され、他方の該周波数が、該硬貨の内部材料によってかなりの影響を受ける測定値を与えるように構成された硬貨バリデータ。
請求項６乃至９の何れか１項に記載の硬貨バリデータにおいて、硬貨の所定の集合を表す受入れ基準を記憶する手段を含み、該硬貨の少なくとも１つが被覆硬貨である硬貨バリデータ。